科學家首次用聲波同時操縱多件物體

用聲波“隔空移物”又有了重要進展。歐洲研究人員借助微型揚聲器和一種新算法制造出聲場，首次實現(xiàn)用聲波同時操縱多件物體。這意味著在不太遙遠的未來，醫(yī)生也許能在完全不接觸患者的情況下實施一系列手術。

英國布里斯托爾大學與西班牙納瓦拉公立大學等機構的研究人員合作，利用這種新算法控制由256個微型揚聲器組成的陣列，所產(chǎn)生的聲場可通過超聲波“捕獲”并同時移動多件物體，使它們懸浮于指定位置。研究人員將這項技術稱為“聲鑷”，相關論文發(fā)表在美國《國家科學院學報》上。

為驗證“聲鑷”系統(tǒng)的精確度，研究人員把兩個毫米級聚苯乙烯球附著到一根線的兩頭，然后用“聲鑷”成功把這根線“縫”到一塊布上。實驗還顯示，這個系統(tǒng)能同時控制多達25個毫米級聚苯乙烯球在空氣中的三維運動。

研究人員認為，“聲鑷”技術有望用來在微米尺度操縱細胞，把它們置于3D打印組件或活體組織的指定位置。未來，該技術將在醫(yī)學等領域有廣闊的應用前景，比如可縫合身體內部傷口、把藥物送達目標器官等。

美國科學家阿瑟?阿什金憑借發(fā)明“光鑷”技術獲得2018年諾貝爾物理學獎，其原理是利用激光束操縱和移動微小物體，例如可以“夾住”原子、病毒以及活細胞等。

研究人員說，“聲鑷”有著與“光鑷”類似的能力，但“聲鑷”在人體組織內部的相關操作方面比“光鑷”更具優(yōu)勢。首先，激光只能穿過透明介質，這局限了它在生物組織里的應用，而超聲可無傷害地穿透人體組織，已被用于孕期例行檢查及腎結石等疾病的治療；其次，“光鑷”在操控細胞時有把細胞殺死的風險，而“聲鑷”在達到同樣的操控目的時所用能量小得多，操控活細胞的應用需求很多，“聲鑷”工具是“最適合做這個的”。